扬州职业大学毕业论文
应该注意，公式（3.6）（3.7）仅适用于清洁表面。通常的换热器在运行时，由于流体的杂质、生锈或是流体与壁面材料质检的其他反应，换热器表面通常会被粘污。表面上沉积的膜或是污垢层会大大增加流体的传热阻力。这种影响可以引进一个附加热阻来处理，这个热阻称为污垢系数Rf（参见表3.1）。其数值取决于运行温度、流体的速度以及换热器工作时间的长短。把管子内、外表面这一热阻包括进去之后，
对于外表面的传热系数可表示为：
1
Ko?1RoRoRoRo1?Rf,o?ln()?()Rf,i?()hokRiRiRihi对于内表面则为：
（）
Ko?11RiRoRiRi1?Rf,i?ln()?()Rf,o?()hikRiRoRoho式中ho：气侧传热系数；hi：水侧传热系数；K：管壁厚度；Ro、Ri：圆管壁内外面半径
知道了Ro、Ri、ho、hi以后，就可以确定总传热系数。应注意，公式中壁面的传导热阻项常常是可以忽略的，这是因为通常采用的都是材料导热系数很高的薄壁。此外，常常会遇到这种情况，即某一项对流系数比其它项小的多的多，因而对总传热系数就起到了支配作用。下表2.2为总传热系数代表性的数值。
表3.1 有代表性的污垢系数
流体 海水与处理过的锅炉给水（50°以下） 海水与处理过的锅炉给水（50°以上） 河水（50°以下） 燃料油 制冷液 水/蒸汽（无油）
第11页 共34页
Rf（m2?K/W） 0.0001 0.0002 0.0002--0.0001 0.0009 0.0002 0.0009 扬州职业大学毕业论文
表3.2 总传热系数的有代表性的值
流体组合 水--水 水--油 水蒸气冷凝器（水在管内） 氨制冷器（水在管内） 酒精制冷器（水在管内） 肋片管换热器（水在管内，空气为叉流）
K(W/m2?K) 850--1500 110--350 1000--6000 800--1400 250--700 25--50 3.1.4.2 气侧换热系数Ho
根据文献[3]空气侧换热系数常用j因子公式为：
ho?j?Cp,o?GmaxPr2/3式中Pr:空气的普朗克特数；Cp,o：空气的定压比热；Gmax:散热器最小截面处的空气质量流量；
对于管带式带百叶窗且使用扁平管的散热器j因子公式：
j?Re?0.09(?90)0.27(Fp?0.14F10.29b?0.23L10.68H?0.28??0.05)()()()()()LpLpLpLpLpLp
Re?Gmax?Lp?o式中，Fp:翅片间距；?：百叶窗开窗角度；Ft：翅片宽度；Lp：百叶窗间距；L1:百叶窗宽度；b：扁平管长轴宽度；?：翅片厚度；H：管间距；?o:空气的动力粘度。
3.1.4.3 水侧换热系数hi
根据文献[3]水侧换热系数hi的关联表达式为：
hi?Nui??iDi第12页 共34页
扬州职业大学毕业论文
Nui?(f/2)(Rei?1000)Pri1?12.7(f/2)1/2(Pr2/3?1)式中，Nui：水的怒谢尔特数；?i：水的导热系数；Di：为水管的当量直径 其中，摩擦因子f为：
f ? ( 1 .58 ln Re ? ) ?2 3 .28i
u?DiRei? ? i
式中，f：范宁摩擦因子；Pri水的普兰克特数
为了后续的计算方便，这里引用文献[8]试验研究得到的表达式：
0.2?n22C? PrD K 0 ? 2 0 u ? o （ 3.8 ）
0.4(n?1)其中C2?0.4240,n2?0.5571
3.2 散热器阻力计算
3.2.1风侧阻力
根据文献
m ? ? M ? ? ?u ?w ? H （ 3.9 ） N
?[8]可以知道，气体流过散热器芯体的流量m与阻力系数f分别为：
?f?C1(u?Do)n1??n1 （3.10）
其中C1?0.3699,n1??0.2708
由于式(3.10)中的f值通常是由单元通道的流动阻力试验而测得，因而所求得的关联式(如式(3.11))也包括了形状阻力的因素，从而可以认为式(3.11)中的Fw已不仅仅是壁面的剪切力。因此，可将气流通过芯体时的总阻力F阻力损失表示为：
F阻力?Fw?(2w?4H)?L?N?M它应等于芯体两端的压力差，即：
F压力??P?w?H?N?M第13页 共34页
扬州职业大学毕业论文
所以可得阻力：
风扇泵功耗功率：
?PmP???u3?L?N?M?(w?2H)?f ? （ 3.11 ）
??P?2Fw?L?(w?2H)/(w?H)3.2.2 水侧阻力
根据文献[12]水侧阻力计算公式：
?P??u4fl2(Di??)N式中，u：水流速；?：水的密度
对于圆管，扁平管都可以采用Petukhov提出来的的方程计算f：
f?(1.58lnRei?3.28)?2第14页 共34页
扬州职业大学毕业论文
第四章 提高散热器散热性能的有效途径
根据传热方程Q?KF?tm式可以看出来，要增加热量Q，无论是增加K，
?tm还是F，都能起到一定的效果。工业设计和生产实践中大都从这些方面考虑
强化散热器的传热。
4.1 改善传热系数K
散热器中实施的传热过程都是由热传递的三种基本方式组合而成的复杂过程，反映散热器传热能力的传热系数K受其传热过程的各分过程传热的影响。传热系数K值与最小表面传热系数值相近，从改善传热面两侧的对流换热出发，使传热加强的措施为：1、当该传热过程各环节分热阻数量级相近时，应着手同时减小各项分热阻；2、当该传热过程各分热阻数量级悬殊时，应着手减小最大分热阻。
一、翅片上加百叶窗结构
散热器的散热能力低，是因为当空气迎着散热器散热片的边缘急速流动时，在散热片的表面上就形成了一层阻碍传热的附面层。沿着空气流动方向，随着散热片长度的增加，该附面层的厚度也逐渐增加，从而使局部传热速率随其厚度的增加而迅速下降，如下图3.1，因此其散热能力较低。
图4.1 散热片上附层与传热率的关系
以上分析可知，只有改进散热器的结构，阻止附面层的发展，才能有效地提高散热器的传热速率，并提高其使用寿命。管带式散热器采用在翅片上开百叶窗这种行之有效的措施，特点是翅片上冲有等距离的百叶窗式的栅格，其目的是破
第15页 共34页